Dependencia de la resistividad eléctrica con la temperatura para la muestra BaTh2Fe4As4 (N0.7O0.3) 2, lo que indica una transición superconductora a 30 K. La temperatura de resistencia cero es 22 K. El recuadro muestra la estructura cristalina proyectada en el plano de CA. Los dos bloques estructurales constituyentes, llamados "1111" y "122" respectivamente, están marcados, y la transferencia de carga entre bloques se muestra con la flecha. Crédito:© Science China Press
Los superconductores a base de hierro (IBSC) han atraído la atención de la investigación sostenida durante la última década, en parte porque se descubrieron nuevos IBSC uno tras otro en los primeros años. En el presente, sin embargo, la exploración de IBSC se vuelve cada vez más desafiante. Un equipo de investigación de la Universidad de Zhejiang desarrolló una estrategia de diseño estructural para la exploración a partir de la cual logró encontrar una serie de IBSC dopados con agujeros con capas dobles de FeAs en los últimos años. Sin embargo, el análogo dopado con electrones no se ha realizado hasta ahora.
El IBSC dopado con electrones recién descubierto es BaTh 2 Fe 4 Como 4 (NORTE 0,7 O 0,3 ) 2 , un compuesto de intercrecimiento de BaFe no dopado 2 Como 2 y ThFeAsN dopado con electrones 0,7 O 0,3 (vea el recuadro de la Figura 1). El nuevo superconductor podría sintetizarse solo cuando el nitrógeno se reemplaza parcialmente con oxígeno como en el caso de BaTh. 2 Fe 4 Como 4 (NORTE 0,7 O 0,3 ) 2 .
A saber, la fase libre de oxígeno, Baño 2 Fe 4 Como 4 norte 2 , no se pudo preparar debido a la coincidencia de celosía. El proceso sintético realizado es en realidad una reacción redox, BaFe 2 Como 2 + 2ThFeAsN 0,7 O 0,3 =BaTh 2 Fe 4 Como 4 (NORTE 0,7 O 0,3 ) 2 , lo que indica un papel esencial de la transferencia de carga entre bloques para estabilizar la estructura de crecimiento. Tenga en cuenta que, mientras que ambos bloques estructurales constituyentes comparten átomos de hierro idénticos, contienen átomos de arsénico cristalográficamente diferentes, como consecuencia de la transferencia de carga.
Aunque el nuevo superconductor es isoestructural a los anteriores "tipo 12442", muestra propiedades físicas y estructurales contrastantes. Primero, los detalles estructurales en las capas de FeAs son diferentes de los de los IBSC de tipo 12442 dopados con orificios, pero similar a la mayoría de IBSC dopadas con electrones. Segundo, la medición del efecto Hall muestra un coeficiente de Hall negativo en todo el rango de temperatura, y los valores del coeficiente de Hall son consistentes con el nivel de dopaje electrónico debido a la sustitución de oxígeno. Tercera, las propiedades superconductoras, como los campos críticos superiores y el salto de calor específico, están cerca de la mayoría de las IBSC dopadas con electrones.
La temperatura de transición resistiva de inicio del nuevo IBSC de doble capa de FeAs es de 30 K, y la temperatura de resistencia cero es 22 K. En consecuencia, los datos de susceptibilidad magnética y calor específico sugieren dos transiciones, y la superconductividad global aparece en 22 K. El resultado contrasta con la contraparte de una sola capa de FeAs, THeAsN 0,85 O 0,15 , con el mismo nivel de dopaje. Este último no muestra superconductividad por encima de 1,8 K.
El papel esencial de la transferencia de carga entre bloques demostrado parece ser revelador, lo que podría ser útil para la exploración de materiales en capas más amplios más allá de los IBSC en capas.
